I migliori libri sui raggi cosmici: le astroparticelle

In questo articolo scopriremo quali sono i migliori libri sui raggi cosmici per scoprire meraviglie e misteri che ancora avvolgono le astroparticelle, cioè le particelle energetiche provenienti dallo spazio esterno che si muovono a velocità prossime a quella della luce e con energie fino a 100 milioni di volte superiori a quelle raggiungibili nei più grandi acceleratori mai costruiti.

Studiare le particelle elementari di origine cosmica è uno dei campi di ricerca più promettenti della fisica moderna.

I raggi cosmici sono astroparticelle provenienti da corpi celesti in grado di raggiungere il nostro pianeta a velocità relativistiche e che di conseguenza posseggono energie enormi. Le natura delle sorgenti astroparticellari non è ancora chiara: questi frammenti atomici si sono probabilmente formati a seguito di esplosioni stellari ma non solo, anche il nostro Sole durante le fasi di elevata attività può emettere particelle ad alta energia in grado di raggiungere il nostro pianeta.

Le sorgenti sono differenti quindi, eppure la maggior parte di queste particelle provengono dall'”universo violento”: buchi neri, stelle di neutroni, forse nati dal decadimento della materia oscura.

Ignota ancora la sorgente dei raggi cosmici di energia massima (ultra-high energy cosmic rays), sicuramente quest’ultima o quest’ultime saranno al di fuori della nostra galassia, ma non si sa se si tratta di sorgenti astrofisiche standard, come i buchi neri al centro delle galassie, oppure sorgenti esotiche legate a stringhe cosmiche, difetti nel continuum spazio-temporale, etc.

Le astroparticelle fino ad oggi conosciute possono essere catalogate come:

• particelle primarie cioè quelle viaggiano dalle sorgenti fino al nostro pianeta e che entrando in atmosfera collidono con le molecole dell’aria;
• particelle secondarie cioè quelle che si formano a seguito della collisione delle primarie con gli atomi dell’atmosfera terrestre formando così uno sciame di particelle che si propaga fino a raggiungere il suolo del nostro pianeta, come i muoni.

In questa nostra selezione dei migliori libri sui raggi cosmici troverete i testi di più recente pubblicazione sulle astroparticelle, per studiosi di astroparticle physics ed appassionati dell’argomento.

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L’enigma dei Raggi Cosmici: Le più Grandi Energie dell’universo

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Grazie ad avventurosi studi fu possibile dimostrare un secolo fa che parte della radiazione naturale che si osserva sulla Terra è di natura extraterrestre: era la scoperta dei cosiddetti “raggi cosmici” particelle che arrivano da misteriosi acceleratori nell’universo, probabilmente buchi neri supermassicci e resti di supernova, a energie anche centinaia di milioni di volte di quelle a cui riusciamo a produrle con i più potenti acceleratori della Terra. A cent’anni dalle prime scoperte questo libro si propone, con l’aiuto di documenti scoperti recentemente, di raccontare la vera storia di questa appassionante avventura scientifica e le frontiere dell’esplorazione dei raggi cosmici.

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Astroparticelle. In viaggio tra i raggi cosmici

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La fisica delle particelle è la scienza che si occupa dello studio del comportamento delle particelle elementari, mentre la fisica delle astroparticelle è un nuovo campo di ricerca che unisce il mondo subatomico con il mondo astronomico e si occupa della genealogia e delle proprietà così peculiari di questi frammenti di materia provenienti dallo spazio profondo chiamati anche raggi cosmici. Questo è un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia. La carenza di testi in italiano su questi argomenti e la recente celebrazione del centenario della scoperta dei raggi cosmici, ovvero l’inizio cento anni fa della fisica delle astroparticelle hanno condotto l’autore alla stesura di questo volume, con il proposito di rendere comprensibile la materia a un largo pubblico, affinché tutti abbiano la possibilità di conoscere questi fantastici fenomeni.

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Particle Astrophysics

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The last years have seen a symbiosis of the fields of elementary particle physics and the astrophysics of the early universe. This text presents the background of the subjects and the latest developments at a level suitable for final year undergraduates and beginning graduate students. The first chapters cover the properties and interactions of elementary particles followed by discussion of the early universe, including inflation, dark matter and dark energy, and the growth of the galactic structure. The final chapters discuss cosmic rays and particle physics in the stars. The close relation between particle interactions and large scale development of the cosmos is a constant theme in the text, with emphasis on the interplay between experiment and theory.

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Muons: New Research

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Since its discovery in cosmic rays, the muon has played an important role in our understanding of nature. Muons are fundamental subatomic particle 207 times heavier than an electron. Accelerators and cosmic-ray collisions produce muons, but the particles quickly decay. That makes muons rare in nature. Muons possess a quantum mechanical property called spin, analogous to the twirling of a top. Because of this trait, muons behave like tiny bar magnets. Their spin also makes them into minute gyroscopes, responding to upward or downward forces by swinging the axes of spin around horizontally. The muon provides a rich variety of applications in diverse areas of science, including condensed matter physics and chemistry. High energy physicists are seriously considering the design and construction of a muon collider. Negatively misbehaving muons bolster earlier evidence of new physics beyond the standard model. Important international leading-edge research results are presented in this volume.

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Particle and Astroparticle Physics: Problems and Solutions

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This book presents more than 200 problems, with detailed guided solutions, spanning key areas of particle physics and astrophysics. The selected examples enable students to gain a deeper understanding of these fields and also offer valuable support in the preparation for written examinations. The book is an ideal companion to Introduction to Particle and Astroparticle Physics: Multimessenger Astronomy and its Particle Physics Foundations, written by Alessandro De Angelis and Mário Pimenta and published in its second edition in Springer’s Undergraduate Lecture Notes in Physics series in 2018. It can, however, also be used independently. The present book is organized into 11 chapters that match exactly those in the companion textbook, and each of the exercises is given a title to facilitate identification of the subject within that book. Some new exercises have been added because they are considered helpful on the basis of the experience gained by teachers while using the textbook. Beyond students on relevant courses, exercises and solutions in particle and astroparticle physics are of value for physics teachers and to all who seek aid to self-training.